Per la prima volta, i ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno calcolato in cifre assolute fino a che punto la produzione di sostanze chimiche interferisce con la natura in tutto il mondo e i risultati sono sbalorditivi. Oltre alle emissioni di gas serra, il nuovo metodo tiene conto anche dell'uso del suolo e del consumo di acqua dolce.

Più del 99% delle sostanze chimiche più prodotte non sono sostenibili; la loro produzione si basa su materie prime fossili e consuma più risorse naturali di quelle che la Terra può fornire a lungo termine. Questa è la conclusione di un'analisi di sostenibilità sviluppata all'ETH di Zurigo, che per la prima volta fornisce cifre assolute sull'impatto ambientale globale dell'industria chimica.

"Il nostro metodo confronta le risorse consumate dalle sostanze chimiche con il bilancio ecologico del nostro pianeta:si tratta di un nuovo approccio", afferma Gonzalo Guillén Gosálbez, professore di ingegneria dei sistemi chimici all'ETH di Zurigo. Ha condotto lo studio, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista Green Chemistry , insieme a Javier Pérez-Ramírez, Professore di Ingegneria della Catalisi all'ETH.

La pratica standard per le valutazioni della sostenibilità nell'industria chimica oggi si concentra sul calcolo dell'impronta di carbonio di un determinato prodotto, dalla materia prima alla produzione fino allo smaltimento. Conosciuto come analisi del ciclo di vita, questo permette un confronto tra diversi tipi di produzione. Tuttavia, è di utilità limitata nella valutazione degli impatti globali sugli ecosistemi naturali.

Tali analisi convenzionali del ciclo di vita delle sostanze chimiche spesso richiedono solo CO₂ in considerazione delle emissioni, che infastidisce Pérez-Ramírez. "Il cambiamento climatico non è l'unico problema", dice. "Se ci concentriamo solo su soluzioni che riducono esclusivamente le emissioni di carbonio, potremmo effettivamente finire per trasferire gli oneri ambientali su altre categorie e causare alcuni danni collaterali".

Le sostanze chimiche "verdi" non sono sempre sostenibili

Pérez-Ramírez utilizza l'esempio dei biocarburanti per spiegare come possono verificarsi tali danni collaterali ecologici:quando i combustibili fossili vengono sostituiti da materie prime di origine vegetale come mais o legno (note come biocarburanti di prima generazione), CO _{significativamente inferiore 2} viene rilasciato nell'atmosfera. Tuttavia, per produrre la biomassa necessaria sono necessarie vaste aree di seminativo, molta acqua e anche fertilizzanti.

Pertanto, l'obiettivo dichiarato dei due ricercatori era quello di eseguire una valutazione più completa del ciclo di vita delle sostanze chimiche e, così facendo, di stabilire un collegamento diretto con il bilancio ecologico della Terra. Basano i loro calcoli sui cosiddetti confini planetari. Questo concetto scientifico descrive l'impatto degli esseri umani su nove processi chiave del sistema Terra, come la perdita di biodiversità e i cambiamenti nell'uso del suolo.

Nel loro studio, gli scienziati hanno calcolato se e in che misura la produzione globale di un totale di 492 sostanze chimiche supera sette di questi limiti. A tal fine, i ricercatori dell'ETH hanno collegato dati e modelli contabili esistenti sull'approvvigionamento delle materie prime, la catena di approvvigionamento e le varie fasi di produzione a livello globale.

Hanno scoperto che oltre il 99% delle sostanze chimiche studiate supera almeno un confine planetario. Solo tre delle sostanze chimiche possono essere considerate sostenibili dal punto di vista ambientale in termini assoluti secondo questo nuovo metodo.

Il petrolio è l'ingrediente di base delle sostanze chimiche

"Il fatto che quasi tutte le sostanze chimiche studiate fossero dannose per l'ambiente non ci ha sorpreso", afferma Pérez-Ramírez. Dopotutto, oltre l'85% della struttura di base del carbonio che costituisce la maggior parte delle sostanze chimiche oggi è ancora ottenuta da materie prime fossili.

"Se le sostanze chimiche di base sono prodotte dal petrolio, anche tutti i prodotti che ne derivano non saranno sostenibili", afferma Pérez-Ramírez. I confini del pianeta fortemente connessi alle emissioni di gas serra di origine antropica (cambiamenti climatici, acidificazione degli oceani e integrità della biosfera) sono di gran lunga quelli che le sostanze chimiche superano di più.

Ma gli autori di questo lavoro sono rimasti sorpresi nello scoprire che alcune sostanze chimiche superano i limiti biofisici della Terra di oltre 100 volte.

Verso processi produttivi sostenibili

It has long been recognized that the chemical industry must move away from using fossil raw materials. But now, this study has, for the first time, quantified the problem at a global scale. "The message is clear:we can and must act now," Guillén Gosálbez says.

In the advisory meetings the ETH professor holds with chemical companies, practically all of them show a willingness to make their production more environmentally friendly—for economic reasons, too:"Sustainability has become a global trend and a topic that more and more customers are paying attention to," Guillén Gosálbez says.

Bringing about a fundamental change to production processes is ultimately a question of cost. "It's essential for companies to know in advance how much changes in a particular production step will increase the sustainability of their product," Guillén Gosálbez explains. To date, the industry has had hardly any applications with which to perform such an absolute sustainability assessment.

This is why the researchers would like to further develop their method so that it can be used not only to evaluate existing production processes but also to optimize the potential of new approaches. "Ideally, this will allow us to find the best—which is to say the most resource-efficient—mix of the different production technologies for a chemical," Pérez-Ramírez says.